Пристрій для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання
Номер патенту: 53712
Опубліковано: 17.02.2003
Автори: Барановський Ігор Васильович, Рудик Андрій Вікторович
Формула / Реферат
Пристрій для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання, що містить лазер, оптично зв’язаний з напівпрозорим дзеркалом, першу та другу лінзи узгодження, зв'язані між собою за допомогою досліджуваного волоконного світловоду, перше відбивальне дзеркало, перший і другий фотоприймачі та цифровий фазометр, який відрізняється тим, що в нього введені друге та трете відбивальні дзеркала, третя та четверта лінзи узгодження, перший та другий оптичні змішувачі, перший та другий акустооптичні модулятори, радіочастотний генератор, подвоювач частоти, генератор комутаційних імпульсів та електронний комутатор, при цьому напівпрозоре дзеркало оптично зв’язано з першим акустооптичним модулятором та через перше відбивальне дзеркало - з другим акустооптичним модулятором, акустооптичні модулятори суміщені на одній стабілізаційній платформі, перший вихід першого акустооптичного модулятора через третє відбивальне дзеркало, другий оптичний змішувач та третю і четверту лінзи узгодження оптично зв’язаний з входом другого фотоприймача, другий вихід першого акустооптичного модулятора через друге відбивальне дзеркало та перший оптичний змішувач оптично зв'язаний з першою лінзою узгодження, перший вихід другого акустооптичного модулятора через перший оптичний змішувач оптично зв’язаний з першою лінзою узгодження, другий вихід другого акустооптичного модулятора через другий оптичний змішувач та третю і четверту лінзи узгодження оптично зв’язаний з входом другого фотоприймача, друга лінза узгодження оптично зв’язана з входом першого фотоприймача, виходи першого та другого фотоприймачів підключені до першого та другого входів електронного комутатора, вихід генератора комутаційних імпульсів підключений до керуючого входу електронного комутатора, вихід радіочастотного генератора підключений до модуляційних входів першого та другого акустооптичних модуляторів та входу подвоювача частоти, а виходи електронного комутатора та подвоювача частоти підключені до входів цифрового фазометра.
Текст
Пристрій для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання, що містить лазер, оптично зв'язаний з напівпрозорим дзеркалом, першу та другу лінзи узгодження, зв'язані між собою за допомогою досліджуваного волоконного світловоду, перше відбивальне дзеркало, перший і другий фотоприймачі та цифровий фазометр, який відрізняється тим, що в нього введені друге та трете відбивальні дзеркала, третя та четверта лінзи узгодження, перший та другий оптичні змішувачі, перший та другий акустооптичні модулятори, радіочастотний генератор, подвоювач частоти, генератор комутаційних імпульсів та електронний комутатор, при цьому напівпрозоре дзеркало оптично зв'язано з першим акустооптичним модулятором та через перше відбивальне дзеркало - з другим акустооптичним модулятором, акустооптичні модулятори суміщені на одній стабілізаційній платформі, перший вихід першого акустооптичного модулятора через третє відбивальне дзеркало, другий оптичний змішувач та третю і четверту лінзи узгодження оптично зв'язаний з входом другого фотоприймача, другий вихід першого акустооптичного модулятора через друге відбивальне дзеркало та перший оптичний змішувач оптично зв'язаний з першою лінзою узгодження, перший вихід другого акустооптичного модулятора через перший оптичний змішувач оптично зв'язаний з першою лінзою узгодження, другий вихід другого акустооптичного модулятора через другий оптичний змішувач та третю і четверту лінзи узгодження оптично зв'язаний з входом другого фотоприймача, друга лінза узгодження оптично зв'язана з входом першого фотоприймача, виходи першого та другого фотоприймачів підключені до першого та другого входів електронного комутатора, вихід генератора комутаційних імпульсів підключений до керуючого входу електронного комутатора, вихід радіочастотного генератора підключений до модуляційних входів першого та другого акустооптичних модуляторів та входу подвоювача частоти, а виходи електронного комутатора та подвоювача частоти підключені до входів цифрового фазометра О 1 C O Ю Винахід відноситься до оптико-технічних вимірювань та може використовуватися для вимірювання часу затримки оптичного випромінювання у волоконних світловодах Відомий пристрій для вимірювання затримки фази оптичного випромінювання [Авт ев СССР № 1237992 М к л G 01 R 25/04 Бюл № 22, 1986], що містить лазер, фотоприймач, два відбивальних дзеркала, два напівпрозорих дзеркала та об'єкт контролю Недоліками вказаного пристрою є низькі точність та чутливість вимірювання затримки фази оптичного випромінювання За прототип обраний пристрій для визначення часу затримки фази монохроматичного оптичного випромінювання [Авт ев СССР № 1809327 М к л G 01 J 7/00 Бюл № 14, 1993], що містить перший лазерний діод, розташований в термошафі та оптично зв'язаний за допомогою першого напівпрозорого дзеркала та першої лінзи узгодження з досліджуваним волоконним світловодом, другий лазерний діод, оптично зв'язаний за допомогою другого напівпрозорого дзеркала з оптичним атенюатором, перший фотоприймач, оптично зв'язаний за допомогою другої лінзи узгодження та третього напівпрозорого дзеркала з досліджуваним волоконним світловодом, а за допомогою відбивального дзеркала та третього напівпрозорого дзеркала - з оптичним атенюатором, другий фотоприймач, оптично зв'язаний за допомогою першого та другого напівпрозорих дзеркал з першим лазерним діодом, а за допомогою другого напівпрозорого дзеркала - з другим лазерним діодом, перший фільтр низьких частот, вхід якого підключений до виходу першого фотоприймача, а вихід - до входу електронно-лічильного частотоміру та першого входу цифрового фазометра, та другий фільтр низьких частот, вхід якого підключений до виходу другого фотоприймача, а вихід - до другого входу цифрового фазометра Недоліком вказаного пристрою є те, що проведення вимірювань є досить трудомістким і не забезпечує потрібної точності через наявність температурних нестабільностей та вібрацій оптичної частини вимірювача В основу винаходу покладена задача створення пристрою для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання, в якому за рахунок того, що в акустооптичних модуляторах відбувається модуляція оптичного випромінювання (зсув оптичного випромінювання доверху або донизу на величину частоти напруги збудження акустооптичних модуляторів), модулятори суміщені на одній стабілізаційній платформі та збуджуються від одного генератора, а також введений додатковий вимірювальний канал та використовується періодичне порівняння результатів вимірювання (структурно-алгоритмічний метод зменшення похибок), забезпечується суттєве зменшення впливу температурних нестабільностей та вібрацій оптичної частини вимірювача, і за рахунок цього збільшується точність вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання, який містить лазер, оптично зв'язаний з напівпрозорим дзеркалом, першу та другу лінзи узгодження, зв'язані між собою за допомогою досліджуваного волоконного світловоду, перше відбивальне дзеркало, перший і другий фотоприймачі та цифровий фазометр, згідно винаходу введені друге та третє відбивальні дзеркала, третя та четверта лінзи узгодження, перший та другий оптичні змішувачі, перший та другий акустооптичні модулятори, радіочастотний генератор, подвоювач частоти, генератор комутаційних імпульсів та електронний комутатор, при цьому напівпрозоре дзеркало оптично зв'язано з першим акутооптичним модулятором та через перше відбивальне дзеркало - з другим акустооптичним модулятором, акустооптичні модулятори суміщені на одній стабілізаційній платформі, перший вихід першого акустооптичного модулятора через третє відбивальне дзеркало, другий оптичний змішувач та третю і четверту лінзи узгодження оптично зв'язаний з входом другого фотоприймача, другий вихід першого акустооптичного модулятора через друге відбивальне дзеркало та перший оптичний змішувач оптично зв'язаний з першою лінзою узгодження, перший вихід другого акустооптичного модулятора через перший оптичний змішувач оптично зв'язаний з першою лінзою узгодження, другий вихід другого акустооптичного модулятора через другий оптичний змішувач та 53712 третю і четверту лінзи узгодження оптично зв'язаний з входом другого фотоприймача, друга лінза узгодження оптично зв'язана з входом першого фотоприймача, виходи першого та другого фотоприймачів підключені до першого та другого входів електронного комутатора, вихід генератора комутаційних імпульсів підключений до керуючого входу електронного комутатора, вихід радіочастотного генератора підключений до модуляційних входів першого та другого акустооптичних модуляторів та входу подвоювана частоти, а виходи електронного комутатора та подвоювача частоти підключені до входів цифрового фазометра На кресленні наведена структурна схема пристрою для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання Пристрій для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання складається з лазеру 1, оптично зв'язаного через напівпрозоре дзеркало 2 з першим акустооптичним модулятором (АОМ) З та через напівпрозоре дзеркало 2 і перше відбивальне дзеркало 4 з другим АОМ 5, розташованими на стабілізаційній платформі (СП) 6, досліджуваного волоконного світловоду 7, оптично зв'язаний через друге відбивальне дзеркало 8, перший оптичний змішувач 9 та першу лінзу узгодження 10 з другим виходом першого АОМ 3, а через перший оптичний змішувач 9 та першу лінзу узгодження 1 0 - з першим виходом другого АОМ 5, першого фотоприймача (ФП) 11, оптично зв'язаного через другу лінзу узгодження 12 з досліджуваним волоконним світловодом 7, другого фотоприймача 13, оптично зв'язаного через третє відбивальне дзеркало 14, другий оптичний змішувач 15 та третю 16 і четверту 17 лінзи узгодження 3 першим виходом першого АОМ 3, а через другий оптичний змішувач 15 та третю 16 і четверту 17 лінзи узгодження - з другим виходом другого АОМ 5, електронного комутатора 18, перший вхід якого підключений до виходу першого фотоприймача 11, другий вхід - до виходу другого фотоприймача 13, а керуючий вхід - до виходу генератора комутаційних імпульсів 19, радіочастотного генератора 20, вихід якого підключений до модуляційних входів першого 3 та другого 5 акуестооптичних модуляторів та входу подвоювача частоти 21, а також цифрового фазометра 22, до першого входу якого підключений вихід подвоювача частоти 21, а до другого - вихід електронного комутатора 18 Пристрій працює таким чином Випромінювання лазера 1 за допомогою напівпрозорого дзеркала 2 та першого відбивалього дзеркала 4 розділяється на два випромінювання, на шляху яких під ВІДПОВІДНИМ кутом (кутом Брегга) на стабілізаційній платформі 6 встановлені перший 3 та другий 5 акустооптичні модулятори На електричні (модуляційні) входи модуляторів подається гармонічна напруга збудження від генератора 20 радіочастотного діапазону (1 -ь 100МГц) В результаті акустооптичної взаємодії лазерного випромінювання з частотою fo та акустичної хвилі збудження з частотою F на виходах першого З та другого 5 АОМ за рахунок дифракції випромінювання лазера з'являються дифраговані промені ±1 порядків Промені нульового порядку дифракції в розглянутому вимірювачі не використовуються 53712 Дифрагований промінь +1 порядку має має частоту fo + F, а промінь -1 порядку дифракції - частоту fo-F Ці промені на виходах першого 3 та другого 5 АОМ випромінюються під кутом Брегга При порівняно невеликому значенні кута Є Аф 2 0 - фазові нестабільності, що вносяться напівпрозорим дзеркалом 2, першим 3 та другим 5 АОМ, першим 4 та другим 8 від-бивальними дзеркаломи, першим 9 та другим 15 оптичними змішувачами і генератором радіочастотного діапазону 20 (за рахунок відхилення частоти) в дифрагований промінь +1 порядку, зові нестабільності, що вносяться напівпрозорим дзеркалом 2, першим 3 та другим 5 АОМ, першим 4 та третім 14 відбивальними дзеркаломи, першим 9 та другим 15 оптичними змішувачами І генера2 Q t + ф 7 (щ 1 Un(t) = - Q)cos + Q ) - ф7 (сод - Q ) + — 1 1 Дф + Дф Дф 1 Y(COO-Q) - коефіцієнти, що враховують послаблення випромінювань дифрагованих променів ±1 порядків дифракції, Ф7(
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюDevice for measuring phase delay of optical radiation
Автори англійськоюRudyk Andrii Viktorovych, Baranovskyi Ihor Vasyliovych
Назва патенту російськоюУстройство для измерения фазовой задержки оптического излучения
Автори російськоюРудык Андрей Викторович, Барановский Игорь Васильевич
МПК / Мітки
МПК: G01N 21/00, G01J 9/00, G01R 25/00, G01J 7/00
Мітки: оптичного, фазі, вимірювання, затримки, пристрій, випромінювання, часу
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-53712-pristrijj-dlya-vimiryuvannya-chasu-zatrimki-fazi-optichnogo-viprominyuvannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для вимірювання часу затримки фази оптичного випромінювання</a>
Попередній патент: Генератор імпульсів тиску
Наступний патент: Рейкове скріплення
Випадковий патент: Спосіб розробки неоднорідного за проникністю нафтового пласта